Question

16．某組同學設計了“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關系”實驗．圖（a）為實驗裝置簡圖，A為小車，B為電火花計時器，C為裝有細砂的小桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板，實驗中認為細繩對小車拉力F等于細砂和小桶的總重量，小車運動的加速度a可用紙帶上打出的點求得．
①圖（b）為某次實驗得到的紙帶，已知實驗所用電源的頻率為50Hz取紙帶上每兩個點為一個計數(shù)點A、B、C、D、E．根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為0.31m/s²．（結果保留兩位有效數(shù)字）
②在不改變小車質(zhì)量的情況下，根據(jù)實驗收集的數(shù)據(jù)作出的a‐F 圖線如圖丙所示，其中F為砝碼及砝碼盤的總重力大�。�若最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，不計滑輪質(zhì)量和細線與滑輪間的摩擦，已知在某一次實驗中通過打出的紙帶處理得小車的加速度為a，通過天平稱得小車質(zhì)量為M，砝碼和砝碼盤總質(zhì)量為m，當?shù)刂亓�加速度為g，則圖（c）中F₀的大小為mg-（M+m）a（用已知物理量的字母表示）
③根據(jù)圖丙中作出的a‐F 圖線，請寫出一條對提高本實驗結果準確程度有益的建議實驗前要先平衡摩擦力．

Answer 1

分析 ①根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量，求出小車的加速度．
②由圖象可知，F(xiàn)₀應該等于滑動摩擦力大小，對整體研究，利用牛頓第二定律列式即可求解．
③提高本實驗結果準確程度有益的做法有兩個：①平衡摩擦力；②小車質(zhì)量遠遠大于沙桶和沙的質(zhì)量，從圖中看出有拉力時物體仍不動，說明沒有平衡摩擦力．

解答 解：①因為連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差為：△x=0.5mm，根據(jù)△x=aT²得：
a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.5×1{0}^{-3}}{0.0{4}^{2}}$=0.31m/s²．
②由a-F圖象可知，F(xiàn)₀應該等于滑動摩擦力大小，整體為研究對象，由牛頓第二定律得：
mg-F₀=（M+m）a
解得：F₀=mg-（M+m）a
③提高本實驗結果準確程度有益的做法有兩個：1、平衡摩擦力；2、小車質(zhì)量遠遠大于沙桶和沙的質(zhì)量，
從圖中看出有拉力時物體仍不動，說明沒有平衡摩擦力．
所以建議是：實驗前要先平衡摩擦力；
故答案為：①0.31；②mg-（M+m）a；③實驗前要先平衡摩擦力．

點評 對于探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關系”關鍵是掌握實驗原理，從而掌握實驗儀器、步驟，實驗數(shù)據(jù)處理和要注意的事項．